廢紙高值化利用及其在材料領域中的研究進展

張效林 迪靜靜 薄相峰 呂金燕 段婧婷 徐 龍

（1. 西安理工大學印刷包裝與數字媒體學院，陜西西安，710048；2. 西安建筑科技大學機電工程學院，陜西西安，710055）

廢紙（再生纖維）是廢棄高分子材料領域中量大面廣的重要廢棄資源，國務院《關于加快建立健全綠色低碳循環發展經濟體系的指導意見》（國發［2021］4號）中提出“加強廢紙等再生資源回收利用，提升資源產出率和回收利用率”；工信部、商務部、科技部“關于加快推進再生資源產業發展的指導意見”中明確指出，“提高廢紙回收利用率和高值化利用水平”“提高再生產品附加值，避免低水平利用”。美國也出臺了一系列廢紙回收法案，包括《固體廢棄物處置法案》《資源保護及回收法》以及《再生新聞紙法》，來完善廢紙回收的法律法規；《廢紙回收標準》中，根據廢紙質量以及回收再加工的難易程度將其分為5個等級，并對不同紙產品規定了詳細的回收標準；同時將每年的11月15日定為“回收利用日”，以提高民眾的廢紙回收意識。如何實現廢紙的充分、清潔高效和高值化“全”利用是當前國家乃至世界再生資源利用行業備受關注的重要課題。

廢紙是城市和工業廢物的主要來源，是一種數量巨大的可回用資源［1］。表1為2019年部分國家廢紙回收量及進出口量。據統計［2-3］，2019 年全球紙和紙板總生產量為41246 萬t（其中新聞紙占4.2%，印刷書寫紙占22.2%，生活用紙占9.8%，瓦楞材料占41.6%，其他包裝紙及紙板占19.9%），消費量為41507 萬t，廢紙回收量為24363萬t，回收率為58.7%。我國紙和紙板生產量達10765 萬t，消費量10704 萬t，居世界第一，廢紙回收總量為5244 萬t，回收率49.0%，利用率58.3%，因此，廢紙回收和利用率均有很大的發展空間［4-5］。

表1 2019年部分國家廢紙回收量及進出口量Table 1 Recycling volume and import and export volume of waste paper in some countries in 2019

廢紙是廉價纖維素纖維的良好來源，主要由纖維素、半纖維素及少量的木質素組成［6］，具有來源豐富、易獲得、可生物降解和生物相容性等特性。在使用過程中，其纖維內部結構形態并未受到嚴重損壞，是一種較優良的纖維資源。同時，由于紙張是由經化學處理或機械處理的纖維制成，因此同一種類型的紙張具有相似的特性，其纖維質量相對均勻。目前，廢紙的回收利用方式較為單一，甚至相當一部分廢紙依然通過填埋或焚燒進行處理（據悉，在歐洲，大約46%的紙張被填埋或焚燒）。利用廢紙生產再生紙仍然是現行廢紙利用的主要途徑，而廢紙多次回用過程會造成纖維損失和紙張強度下降，脫墨、去污處理工序復雜且成本較高，易造成環境污染。另外，隨著數字印刷技術的發展，數字印刷廢紙的產生量正在迅速上升，而這些“新興廢紙”盡管纖維質量優良，但由于這類紙張含有如熱塑性樹脂以及特殊油墨，使其被用于再生紙領域時并沒有優勢。因此，為了緩解廢紙棄置問題、減輕污染負荷，探索廢紙回收利用的新途徑，尤其是研發高值、高效廢紙利用技術，將具有重要的現實意義和社會效益［7-8］。本文綜述了再生纖維衍生物、廢紙用作工程填料以及再生纖維復合材料等廢紙高值化利用技術研究的新進展，分析了廢紙高值化利用及其在材料領域中的應用發展前景。

1 再生纖維衍生物相關技術進展

1.1 生物質燃料、塑料及化學品

廢紙是城市生活垃圾的主要組成部分，由于其富含纖維素且成本相對低廉，可作為生物質材料、燃料和化學品的可再生原料，從而使廢紙類廢棄物得到充分利用并產生高附加值。

廢紙作為生產各種能源的原料，如乙醇、甲烷和氫氣等，已取得一定進展。廢紙可作為厭氧消化的原料，其纖維素和木質素通過酶解產生還原糖（如葡萄糖），經發酵產生生物質乙醇或甲烷［9］。Brummer等［10］利用 0.25% H3PO4、2% NaOH 預處理 10% 纖維素酶來水解廢紙，獲得還原糖最高得率為（48.3±2.7）%。Da Mota等［11］研究了水解時間、酶載量和底物質量對辦公廢紙酶解中葡萄糖形成的影響；結果表明，化學預處理后，使用較低的酶載量（5.2 FPU/g）對較高質量的辦公廢紙（3.75 g；濃度7.5%，w/V）進行 24 h 處理為酶解的最佳條件。Rodriguez 等［12］對廢紙進行60 min 機械預處理，其甲烷產率達254 mL/g，較機械預處理前提高了21%。Nishimura 等［13-14］利用廢紙制備乙醇的研究表明，進料前進行預糖化，乙醇濃度可提高到45.3 g/L，得率為90.8%，產率為0.53 g/（L·h），乙醇發酵所得甲烷產量為270.5 mL/g。氫氣是一種常見清潔燃料，2015 年我國回收5×106t 箱紙板作為制備氫氣的原料，制得2×106m3氫氣，燃燒后發電7×106kWh，直接產生的經濟效益達到420 萬元（0.6 元/kWh）［4］。相對于水電解制氫氣，暗發酵生物制氫氣能耗更低。Botta 等［15］將瘤胃液用作廢紙發酵中的接種物來制備氫氣，且經酸預處理的瘤胃液降低了耗氫的培養物。張元晶等［16］優化了廢紙制備乙醇的工藝條件，即：溶劑H2SO4（濃度5%）、微波輻射加熱功率80 W，預處理時間40 min，固液比3 g∶100 mL，此時最有利于廢紙的水解糖化，還原糖得率較常規加熱方式提高20%，是去離子水浸泡微波輻射的88倍。近期，韓國科學技術研究院Sun-Mi Lee等研究出可代謝木糖和葡萄糖的新型微生物，能利用廢紙和紙箱等木質纖維素制備生物質柴油前體，以此代替傳統柴油，可有效應對溫室效應，并減少粉塵排放。

除此之外，Annamalai等［17］首次采用辦公廢紙制備聚-β-羥丁酸 （PHB），產量為 4.45 g/L，含量57.5%，產率0.061 g（/L·h）。該研究表明，辦公廢紙可以作為生物塑料工業的潛在原料，并有效降低生產成本，該方面的相關研究還有待進一步開展。

同時，再生纖維通常含65%～70%的葡萄糖和30%～35%的木糖，其可用于5-羥甲基糠醛（5-HMF）的制備。連潔等［18］研究得出，當近臨界溫度375℃、反應時間200 s、原料濃度2.4%、反應壓力19.2 MPa時，從再生纖維中獲得5-HMF得率最大為10.9%。田野等［19］研究發現，當反應溫度160℃、反應時間8 h時，從再生纖維中獲得5-HMF得率最大為44.0%，且固體酸催化劑WO3/ZrO2用量的增加可提高5-HMF得率。

1.2 納米纖維素材料

納米纖維素獨特的物理、化學和生物特性使其成為各種高端應用的理想材料，一般包括纖維素納米晶體（CNC）、纖維素納米纖絲（CNF）和細菌纖維素（BC）［20-21］。廢紙作為木質纖維素的替代品多用于CNC、CNF的生產，這不僅能夠有效利用廢紙中的纖維資源，而且將實現再生纖維的高值化利用。

汪娟等［22］采用堿解及酸解法從辦公廢紙、廢新聞紙、舊雜志、舊書等提取CNC，并部分取代天然橡膠/CNC/炭黑復合材料中的炭黑；結果表明，CNC 直徑為20～60 nm，長度為200～600 nm；當用其替代15 phr 炭黑時，可基本保持45 phr 炭黑補強橡膠的力學性能，且膠料的加工性能得到改善。邢新月等［23］發現，采用辦公廢紙制備CNC 的最佳工藝條件為H2SO4濃度60 wt%、水解溫度50℃、水解時間90 min，此時CNC 得率為41.2%，結晶度為77.6%，長徑比較高，為 14.77。Jiang 等［24］通過 H2SO4水解和過硫酸銨一步氧化分別從再生纖維中提取CNC；結果表明，CNC 結晶度分別提高到72.4%和77.6%，得率達到22.4%和41.2%。

Wang等［25］采用氫氧化鈉和酸化亞氯酸鈉處理廢瓦楞紙漿，制得的CNF 平均直徑為30～100 nm，長徑比超過10000，由該CNF 制備的納米紙拉伸強度和模量較未處理的廢瓦楞紙提高約10 倍，透光率高達85.2%，熱膨脹率低至1.62×10-3K-1，具有作為基于光電技術的增強材料的潛力。Josset等［26］以廢新聞紙再生纖維漿為原料，通過機械分解制備CNF，得到的CNF最大比表面積為132 m2/g。Portela等［27］通過超聲波處理再生纖維漿以制備CNF；研究表明，該CNF紙（100%）彈性模量較高，為15.32 GPa。

傅丹寧等［28］利用辦公廢紙制備了高取代度羧甲基纖維素（CMC），研究得到堿性纖維素的最佳制備工藝條件為堿濃度12%，堿煮溫度100℃，時間1 h；且當纖維素、NaOH、氯乙酸質量比為1∶1.2∶1.4，反應介質為85%乙醇、堿化溫度35℃、堿化時間60 min、醚化溫度80℃、醚化時間90 min時，由該堿性纖維素制得的CMC取代度可達0.82。

1.3 纖維素基吸附材料

再生纖維保持了普通紙漿纖維易分散分離的特性，如果進行相應的處理和改性后可用作吸附材料，不僅能起到“以廢治廢”的作用，還將實現產品的高附加值［29］。林穎等［30］制備了磷酸化改性廢新聞紙纖維吸附材料；結果表明，孔雀石綠初始濃度為2000 mg/g時，吸附材料的最大吸附容量為1426 mg/g。Mikhailidi 等［31］從廢新聞紙及包裝紙板中分離高純度粉末纖維素，其對亞甲基藍的吸附能力分別可達6.67、8.75 mg/g。Chen 等［32］研究發現，利用廢新聞紙和氧化石墨烯制備的吸附材料對Pb2+、Ni2+和Cd2+的最大吸附容量分別為75.41、29.04 及31.35 mg/g，對漂白廢水中殘余木質素和化學需氧物質的吸附容量分別為64.4、225.7 mg/g，污染物去除效果較好。由耀輝等［29］以辦公廢紙纖維為原料，制備不同氧化度的再生纖維以吸附甲基紫染料；結果表明，再生纖維氧化度越高，其對甲基紫染料的吸附容量越大，pH 值對吸附容量影響顯著；當溫度30℃、pH值9、甲基紫染料濃度為50 mg/L、吸附劑的氧化度最高（NaClO添加量為6.3 mmol）且濃度為1000 mg/L 時，再生纖維對甲基紫染料的吸附容量達到48.1 mg/g。修慧娟等［33］通過對廢舊箱紙板纖維進行環氧基化改性，以制備重金屬離子吸附材料；結果表明，環氧基取代度隨反應溫度升高及時間的延長而提高，但改性纖維相對結晶度下降，熱穩定性也略有下降。Ahmad 等［34］以廢紙、玉米秸稈和庭院垃圾等城市垃圾混合物為原料，利用3-氯-2-羥丙基-三甲基氯化銨將其陽離子化以制備吸附劑，該吸附劑對陰離子染料（靛藍胭脂紅）的最大吸附容量可達148 mg/g。

1.4 氣凝膠和水凝膠

氣凝膠在處理有機廢水，尤其是水體油污方面有著廣闊的應用前景，可以高效、快速地吸附有機溶劑和石油化工產品。2016 年，新加坡國立大學Duong Hai Minh等將廢紙轉換成無毒、超輕、靈活、堅固且防水的綠色纖維氣凝膠，其可用于溢油清理、隔熱和包裝等領域，以及用作藥物遞送的涂層和生物醫學應用的智能材料，此外也可用作建筑物的隔離材料。劉真真等［35］制備的廢新聞紙碳基氣凝膠密度較低，為0.0348 g/cm3，動態接觸角為129.8°，疏水性能優異；該氣凝膠具有連續納米多孔三維網絡結構，吸附容量可達自身質量的21～37倍，且可以被多次循環利用。周鈺寒等［36］以廢新聞紙和甲基三甲氧基硅烷制備的復合氣凝膠密度最低可達0.107 g/cm3，靜態疏水接觸角為148.5°，疏水性能較好，力學性能良好，可實現50%范圍內壓縮后100%恢復，同時對油污的吸附可達本身質量的12.7倍。

水凝膠是一種高附加值產品，可以從各種木質纖維素資源中制備得到。Sangtarashani等［37］利用離子液體溶解舊瓦楞紙制備的水凝膠具有多孔結構，吸水率高達4700%，可應用于食品、生物材料、醫療衛生、藥物輸送、傳感器等方面。該研究還表明，離子液體不需要任何特殊預處理即可溶解再生纖維，為廢紙應用于高附加值產品的生產提供了良好的開端。

1.5 水質檢測及優化材料

Liu等［38］以再生纖維制備柔性等離子體表面增強拉曼散射（SERS）基底；研究表明，其對水和軟飲料中的雙酚A檢測靈敏度高達50 ng/mL，對蘇打水中雙酚A 的回收率為96%～105%，適用于檢測食品或環境中的有害成分。劉思佳等［39］對廢紙進行改性以制備SERS 基底；研究表明，改性纖維素可調控納米金間距以獲得更多SERS“熱點”，其表觀顏色隨含水量發生變化，可用于顯色檢測含水量以及漁業中違禁藥品孔雀石綠的檢測，檢出限達到10 ng/mL。黃金陽等［40］自制再生纖維懸浮液作為助凝劑并用于處理地表水；研究表明，當聚合氯化鋁鐵投加量為10 mg/L、再生纖維投加量為30 mg/L 時，出水濁度由21.8 NTU（原水）降至1.45 NTU，濁度降低率可達93.4%，相比單獨使用聚合氯化鋁鐵處理提高了10.8%。

1.6 其他再生纖維衍生材料

除了以上用途之外，再生纖維也逐漸被用于制備新型特殊用途的纖維素基材料。再生膜是一種前景廣闊的基質負載抗菌化合物，可抑制病原菌的生長。Oliva 等［41］以辦公廢紙和紙板制備纖維素薄膜，并用于制備可生物降解的抗菌包裝材料，其拉伸強度和楊氏模量分別為77.55、5451.67 MPa，斷裂伸長率為2.67%，與相同溶劑下云杉漿制備的薄膜相當，可減少天然生物質資源的消耗。岳正波等［42］利用辦公廢紙制備活性炭基超級電容器；結果表明，在500℃碳化、650℃活化、堿炭比4∶1 條件下制備的活性炭比表面積達到2945 m2/g，具有三級孔道結構；在6 mol/L KOH、電流密度1 A/g條件下，該超級電容器比電容達到297 F/g，電化學性能優良。

2 廢紙作為工程填料

再生纖維具備纖維素纖維的典型特征，富含60%～70%的纖維素，可代替纖維素纖維應用到水泥基或石膏基等建筑材料中，且不需要進行脫墨和漂白處理，減少了廢紙處理中的廢水排放和環境污染，同時降低生產成本。

2.1 水泥基填料

為強化水泥土力學性能使其更廣泛應用于工程建設，同時探究廢紙資源回收再利用新途徑，早在2011年，Ashori 等［43］就將廢新聞紙加入到水泥板中；研究表明，當廢新聞紙含量為10%時，材料力學性能達到最大值。吳亞明［44］將1.0%、3.0%、5.0%的辦公廢紙再生纖維摻入水泥土中；經過靜、動態壓縮試驗得出，養護28 天時，加入3.0%再生纖維可以使普通水泥土靜、動態抗壓強度分別提高1.1、2.5倍。蔣正武等［45］研究得出，當水灰比為0.4∶1 時，將再生纖維摻入砂漿可顯著改善砂漿韌性，且當再生纖維加入量為水泥的1%時，砂漿折壓比最高，累計孔體積最小，抗收縮能力也有所增強。張明飛等［46］將辦公廢紙再生纖維作為外加劑加入至水泥土中；結果表明，添加再生纖維可以提高水泥土的抗剪切性能。此外，廢紙填充水泥的混合物也可以用來制備輕質磚。Mandili等［47］利用辦公廢紙與水泥制備新型建筑保溫磚；研究表明，該磚的密度和導熱系數均較低，分別為170 kg/m3和0.06 W/（m·K），抗壓強度在3.43～6.43 MPa之間，熱性能較普通磚低，因此可以用作建筑隔熱材料。

2.2 石膏基填料

張璐等［48］向脫硫石膏中加入自制廢紙（再生纖維）漿后，石膏的抗壓強度有一定程度的降低，但當廢紙加入量為2%時，抗折強度提高了37.5%。Foti等［49］以回收廢紙（辦公廢紙、廢雜志和廢新聞紙）、紙板、紙盒、利樂包作為石膏的填充材料；研究表明，石膏/雜志紙復合材料的抗壓強度最低，為4.48 N/mm2，石膏/利樂包復合材料的抗壓強度最高，為6.46 N/mm2，這些復合材料均具有足夠的抗壓強度，可應用于建筑結構中的內墻等。

3 再生纖維復合材料

再生纖維具有較高的長徑比，具有較大的拉伸強度，同時具有一定的剛性和其他材料特性，因此常被用作復合材料中的增強材料［50-51］。目前，再生纖維在復合材料領域的應用主要包括廢紙/熱塑性樹脂復合材料、廢紙/可生物降解樹脂復合材料以及廢紙復合發泡材料等。

3.1 廢紙/熱塑性樹脂復合材料

近年來，再生纖維增強樹脂基復合材料作為一種環境友好、無毒和可再生的材料，在制造業，特別是包裝業、建筑業、汽車業和家具業等領域均有廣闊的應用空間［52］。Alamri 等［53］制備了再生纖維含量分別為19 wt%、28 wt%、40 wt%和46 wt%的再生纖維增強環氧樹脂復合材料；結果表明，隨著再生纖維含量增加，復合材料彎曲強度、彎曲模量、斷裂韌性和沖擊強度均有所提高，最大吸水量和擴散系數增大；當再生纖維含量為46 wt%時，復合材料的力學性能最佳；吸濕后，復合材料綜合力學性能有所下降。黃麗婕等［54］制備廢箱紙板/聚對苯二甲酸乙二酯-1，4-環己二甲酯復合材料；研究顯示，烷基烯酮二聚體改性再生纖維的最佳制備工藝為：NaOH濃度15%、溫度60℃、時間60 min、改性劑含量為廢紙質量的2%，此時復合材料力學性能最佳，耐水性有所提高。DAS 等［55］采用廢新聞紙和聚酯樹脂制備復合材料發現，當再生纖維含量為48%時，復合材料在纖維方向的拉伸強度和模量分別為70 MPa、6 GPa，在橫向上的拉伸強度和模量分別為19 MPa、2.41 GPa。Zheng等［56］利用廢新聞紙及高密度聚乙烯制備復合材料；結果表明，復合材料抗彎強度與其密度線性相關，密度最大為1.40 g/cm3時，復合材料的彎曲、拉伸強度分別達到95.6、99.4 MPa。Guan 等［57］制備了廢新聞紙/聚丙烯層狀復合材料；結果表明，當熱壓溫度180℃、壓縮時間20 min、廢新聞紙含量66.7%時，復合材料的彎曲、拉伸、沖擊強度分別為126 MPa、95 MPa、5.3 kJ/m2，拉伸強度較廢新聞紙提高164%，吸水厚度膨脹率為3.2%；該材料的優勢在于充分利用廢新聞紙的同時，仍能保持良好的力學強度及吸水性能。以上這些研究中對樹脂進行增強的廢紙均為纖維形態，而DAS 和Lei 則分別采用了片狀廢紙和再生纖維提取物來達到對復合材料增強的效果。DAS［58］通過手工鋪層技術制備廢新聞紙/聚酯樹脂復合材料；研究表明，隨著廢新聞紙含量增加，復合材料吸水率和厚度膨脹增大；浸水后復合材料的拉伸、彎曲和層間剪切強度均有所降低。Lei等［59］則是從辦公廢紙中制備納米纖維素來增強聚氨酯；結果表明，添加2 wt%納米纖維素的復合材料綜合性能較好，初始分解溫度較未添加納米纖維素的復合材料提高21℃，吸水率較低，適用于承重和戶外材料。

為了改善極性再生纖維與疏水性樹脂基質的不相容性，研究人員進行了一系列改性嘗試。Prambauer等［60］以馬來酸酐接枝聚丙烯為偶聯劑，利用辦公廢紙、濾紙、新聞紙等增強聚丙烯；結果表明，偶聯劑提高了纖維/基體的附著力。

除了制備復合板材，近年來，廢紙/樹脂復合材料也逐漸被應用于3D打印領域。Stolz等［61］采用廢紙與聚乙烯醇制備3D打印材料。該3D打印材料呈現分級孔結構的蜂窩狀，密度低至0.8 g/cm3，但楊氏模量和拉伸強度高達2.0 GPa、53 MPa；通過與乙二醛交聯，可提高3D 打印材料的機械穩定性、耐水性，甚至阻燃性。

3.2 廢紙/可生物降解樹脂復合材料

隨著環境問題的日漸突出，無毒、無害、可降解材料的推廣和使用終將成為必然選擇。在復合材料領域，使用再生纖維和完全可生物降解樹脂制備復合材料是大勢所趨。陳浩霖等［62］制備廢紙板/聚丁二酸丁二醇酯（PBS）全降解復合材料；結果表明，廢紙板質量分數為30%時，復合材料的拉伸、彎曲強度分別達到最大值（43.3、39.4 MPa）。Zhao等［63］研究發現，當廢紙含量60%時，廢紙/PBS 復合材料抗拉強度、斷裂伸長率、彎曲強度、彎曲模量、層間剪切強度和沖擊強度分別達到78.1 MPa、11.1%、92.0 MPa、7.5 GPa、2.9 MPa和36.9 kJ/m2；經35天酶降解后，廢紙/PBS 復合材料質量損失率達95.1 wt%。谷雪賢等［64］的研究表明，隨氫氧化鋁用量的增加，聚乳酸（PLA）/再生纖維復合材料拉伸強度先增后減，彎曲強度、沖擊強度、韌性、熱力學性能以及吸水率均得到改善；當再生纖維質量分數為50%時，復合材料出現團聚現象。Zhang等［65］以再生纖維共混填充PLA/NCC復合材料；結果表明，當NCC含量為3%時，復合材料的拉伸、彎曲和沖擊強度較純PLA 分別提高了8.2%、13.1%和35.9%；繼續以再生纖維進行填充，當其含量為15%時，復合材料綜合性能較好。對于可降解復合材料界面性能的改善，Zhang等［66］利用偶聯劑改性辦公廢紙再生纖維/PLA 復合材料；結果表明，當KH560添加量為復合材料質量的2%時，復合材料性能得到最大改善，拉伸強度達到59.0 MPa。張效林等［67］以微晶纖維素（MCC）和再生纖維增強聚羥基丁酸戊酸共聚酯（PHBV）；研究表明，3% MCC 和10%再生纖維共混填充時，復合材料綜合性能最好。

3.3 廢紙復合發泡材料

傳統發泡塑料難以降解，高溫下易生成雙酚類有毒有害物質，存在“白色污染”問題［68］，因此，研發環境友好型綠色緩沖包裝材料勢在必行。再生纖維作為植物纖維的良好替代品，其分子內存在的大量羥基，可產生較強的氫鍵作用，促進分子間緊密排列并產生高度結晶區，將其應用于制備發泡材料時可以提高發泡材料的機械強度［69］。

王春等［70］以火山灰、廢紙、硅藻土等為原料，制備復合發泡輕質保溫材料；當火山灰、石膏及硅藻土質量比為60∶20∶10，水泥含量為火山灰、石膏、硅藻土總質量的10%，廢紙粉末含量為火山灰、石膏、硅藻土、水泥總質量的4%時，復合發泡輕質保溫材料的導熱系數為0.054 W/（m·K），抗壓強度為0.64 MPa，干密度為485 kg/m3。曹景山等［71］以廢瓦楞紙板制備發泡材料，并確定了再生纖維發泡制品的優化配方為絕干廢瓦楞紙板漿∶碳酸氫鈉∶發泡劑H∶淀粉∶聚乙烯醇∶甘油∶碳酸鈣∶硼砂的質量比約為32∶3∶1∶0.9∶0.6∶4∶4.5∶0.2，且在最小緩沖系數約為5時，發泡材料的緩沖性能較好。孫衍寧等［72］以廢紙和粉煤灰制備保溫材料；結果表明，當粉煤灰加入量30%、水膠比0.55∶1、發泡劑5.5%、穩泡劑2%、廢紙粉末4%且覆膜養護時，制得的保溫材料性能最佳，此時其抗折強度可達0.161 MPa，干密度為532.4 kg/m3，吸水率為46.2%，導熱系數為0.030 W/（m·K）。2019年瑞士國家聯邦實驗室（Empa）和iso?floc 公司合作開發了一種由廢紙薄片制成的可再生保溫絕緣材料，該材料可用于制作木結構材料及木屋配件等，在防火方面意義重大，若大規模投入使用，將極大節省化石燃料的用量。曹延芬等［73］以廢瓦楞紙板制備廢紙發泡材料；結果表明，當膠黏劑、發泡劑、增塑劑用量分別為5 wt%、8 wt%、2 wt%時，材料的發泡倍率和力學性能最佳，具有三維相互貫通的泡孔結構，力學性能優于紙漿模塑制品。這些研究均較好地實現了廢紙的高值化利用。

4 結束語

2019 年我國人均用紙量為75 kg，還遠低于世界發達國家人均用紙量水平，隨著我國人民生活水平的提高，未來國內廢紙的產生量必將繼續上升。同時，隨著數字印刷技術的發展，數字印刷廢紙的產生量也在迅速增加，廢紙資源化利用是需要造紙行業長期關注的實際問題。再生纖維本身已經過了造紙化學過程處理，通常都具有較好的纖維質量和純度，相同種類的再生纖維質量均一性好，雜質含量低，其自身良好的可再生性和環保性使得其在材料領域中高效、高值化利用潛力巨大。

已有的研究充分表明了廢紙用于生物質材料、能源、化學品、工程填料以及復合材料等領域的可行性，具有廣闊的市場應用前景。未來廢紙的高效、高值化利用技術應建立在嚴格的廢紙回收分類的基礎上，進一步拓展不同種類廢紙在材料領域大規模應用的可行性和開發新技術，在再生纖維衍生物方面需要進一步提高纖維產品的得率，簡化提取工藝，并探索綠色無毒害的制備流程；作為工程填料需要系統研究并改善材料的綜合性能以滿足更高的工程建筑要求，使材料具有更多的附加性能，如防火、隔熱、隔音等；而廢紙復合材料則需要更深入探索再生纖維與各類基體之間的界面結合以及復合材料成形機理，完善再生纖維增強環境友好型復合材料的制備技術。總之，廢紙的資源化利用應在當前用作再生纖維紙原料的基礎上，進一步探索廢紙回收利用的新途徑，從而在新的發展時期，實現大幅度提高廢紙回收利用率和高值化利用水平的發展目標。